So, where is everybody?
Enrico Fermi
„Singur pe lume” (Sans famille) este un roman
celebru al lui Hector Malot, care, de la publicarea lui în 1878, a
exemplificat înduioșător drama unui copil orfan. Singuri în Univers și condamnați să rămânem așa este condiția dramatică a oamenilor de pe această planetă.Explicația acestei condiții-limită se regăsește parțial în paradoxul lui Fermi și Ecuația Drake.
Paradoxul lui Fermi
Pământul este o planetă tipică, rotindu-se în jurul unei stele tinere
și tipice. Există miliarde de stele în galaxie, care sunt cu miliarde
de ani mai bătrâne decât Soarele nostru. Date fiind vârsta universului
(~13,8 miliarde ani) și viteza cu care propria noastră tehnologie
avansează, ne-am fi așteptat ca forme oarecare de viață inteligentă să
se dezvolte pe unele planete. Iar o parte dintre aceste civilizații ar
fi putut dezvolta călătorii interstelare, o tehnologie pe care noi, cei
de pe planeta Pământ, o experimentăm în prezent.În timp ce distanțele interstelare sunt uriașe, probabil prea lungi pentru a putea fi parcurse de ființe cu o durată de viață limitată, ar fi de așteptat din partea unei civilizații avansate să construiască roboți cu auto-reproducere cu care să colonizeze Calea Lactee. Ideea unei mașini cu auto-reproducere a fost propusă de matematicianul John von Neumann în anii 1950 și are în vedere un dispozitiv care ar putea 1) să îndeplinească sarcini în lumea reală și 2) să-și facă singur còpii (precum bacteriile). Un exemplu ar fi sondele Bracewell-von Neuman – roboți înzestrați cu inteligență artificială (AI) și cu scheme de auto-reproducere.
Atașată la un sistem simplu de propulsie, de exemplu Bussard RamJet, o astfel de sondă ar putea călători printre stele cu o viteză relativ mică. Când ajunge pe un sistem-target, sonda se auto-reproduce. Numărul de sonde aut0-reproduse ar crește exponențial, iar galaxia noastră ar putut fi explorată în 4 milioane de ani. Chiar dacă acest interval de timp este mult mai mare decât vârsta civilizației terestre, să nu uităm că galaxia noastră are o vechime de 10 miliarde ani. Asta înseamnă că civilizațiile extraterestre inteligente (ETI), dacă ar fi existat, ar fi putut explora Calea Lactee de peste 250 ori și, în cele din urmă, colonizarea galaxiei ar fi putut avea loc în câteva milioane de ani.
Cu alte cuvinte, acele civilizații extraterestre ar fi trebui să colonizeze Pământul sau măcar să-l fi vizitat. Dar nicio astfel de ființă nu a fost observată și nici măcar semne ale trecerii lor pe aici nu au fost depistate. Această situație l-a intrigat pe Enrico Fermi, unul din părinții primei bombe atomice.
În 1950, pe fondul unor rapoarte recente despre OZN-uri, Fermi discuta cu mai mulți colegi despre posibilitatea existenței unei multitudini de civilizații cosmice. El a contrastat această posibilitate cu lipsa șocantă a unor dovezi convingătoare ale vizitelor extratereștrilor și a oricărui semn de inteligență cosmică (navă sau aparate de investigare) pe Pământ. Întorcându-se către Edward Teller, părintele bombei cu hidrogen, Fermi l-a întrebat: So, where is everybody?
Discuțiile ulterioare, reluate de mulți alți oameni de știință, au creat ceea ce se numește astăzi paradoxul lui Fermi sau silentium universi (liniștea universului).
Un aspect adiacent acestui paradox este starea (nivelul) civilizațiilor inteligente[1]. Pentru exemplificare, să presupunem că ar exista o ipotetică planetă X, cu o vârstă de 7 miliarde ani. Dacă planeta X ar avea o istorie similară cu a Pământului, unde s-ar situa acum în raport cu noi? Tehnologia și nivelul de cultură ale unei civilizații cu numai 1.000 de ani înaintea noastră ar putea fi la fel de șocantă pentru noi cum ar fi lumea noastră pentru societatea medievală. O civilizație cu 1 milion înaintea noastră ar fi le fel de incomprehensibilă pentru noi precum cultura noastră pentru cimpanzei. Și Planeta X este cu 2,7 miliarde de ani înaintea noastră…
Devine, astfel, necesar să estimăm în ce situație se găsesc toate civilizațiile extraterestre avansate. În 1964, astrofizicianul sovietic Nikolai Kardașev a propus o schemă utilă pentru a măsura nivelul de dezvoltare a acestor civilizațiilor pe baza consumului de energie.
O civilizație Tip I este similară cu a noastră: una care consumă toate resursele energetice ale planetei pe care se găsește. Noi nu suntem chiar o civilizație Tip I, ci undeva pe aproape (În 2010, eram Tip 0,72. Vom deveni, probabil, Ti[2]p I complet în următorii 100 -200 ani).
O civilizație Tip II ar consuma resursele energetice ale unei stele (un exemplu teoretic a fost propus de Profesorul Freeman J. Dyson în 1960: sfera Dyson).
O civilizație Tip III are utiliza resursele energetice ale unei întregi galaxii. O astfel de civilizație ar fi ușor de detectat, chiar la distanțe uriașe. În plus, dacă civilizația de pe Planeta X ar fi similară cu a noastră și dacă ei vor fi reușit să supraviețuiască până la nivelul Tipului III, ne putem gândi că, probabil, au găsit o cale să devină experți în călătoriile interstelare până acum și, de ce nu, să colonizeze întreaga galaxie.
Și atunci, Unde sunt ei?
De la formularea paradoxului lui Fermi, au existat multe încercări de a-l rezolva. Literatura de specialitate cuprinde peste 50 de ipoteze care, prin diverse combinări, sporesc mult numărul explicațiilor posibile. O posibilă clasificare (fără a fi exhaustivă) a soluțiilor propuse ar fi următoarea:
I. Ei sunt aici
- Ei au fost aici și au lăsat dovezi
- OZN-uri, artefacte, astronauți ETI.
- Problemă: Nu există nicio dovadă pentru prezența ETI.
- Ei sunt noi
- Oamenii ar fi descendenții unei civilizații ETI vechi.
- Problemă: Unde sunt extratereștrii originali? Unde sunt toți ceilalți ETI?
- Ei nu au avut timp să ne contacteze. Civilizațiile inteligente sunt prea separate în timp și spațiu pentru a putea comunica
- Viteza luminii încetinește nivelele de comunicare, astfel încât călătoria spațială devine relativ lungă. Mesajul ETI poate că nu ajuns încă la noi.
- Problemă: Galaxia există de multe miliarde de ani. Dacă o singură civilizație ET s-ar fi format cu câteva milioane ani înaintea noastră, galaxia ar fi umplută cu sonde Bracewell-von Neumann.
- Ei semnalizează, dar noi nu știm cum să ascultăm
- Radiația electromagnetică (EM), undele gravitaționale, particulele exotice sunt toate exemple de metode de semnalizare.
- Oamenii nu au căutat suficient de mult timp sau nu ascultă corect.
- Problemă: Poate că ei folosesc metode pe care noi nu le cunoaștem încă, dar dacă sunt multe civilizații, cineva ar trebui să folosească radiația EM (unde radio).
- Ei nu doresc să comunice cu noi
- Probabil că extratereștrii nu au nici un interes să converseze cu ființe inferioare.
- Problemă: Cu milioane de civilizații posibile, cineva ar putea fi curios să comunice cu Terra.
- Catastrofele civilizaționale
- Civilizațiile au numai o durată de existență limitată. Toate sunt moarte în prezent. Civilizațiile tehnologice se pot auto-distruge, de regulă, înainte sau imediat după ce dezvoltă comunicații radio sau tehnologia zborurilor spațiale. Am în vedere războaiele nucleare și biologice, schimbările climatice induse artificial, experimente fizice prost concepute și executate, catastrofa nanotehnologică, o inteligență artificială scăpată de sub control sau o catastrofă malthusiană după deteriorarea ecologică a planetei.
- Viața este distrusă periodic prin catastrofe naturale. Am discutat aici despre cele cinci extincții care au afectat ființele de pe Pământ.
- Noi suntem primii, viața este nouă în galaxie, evoluția durează mult
timp. Civilizația umană este singulară, nicio altă civilizație nu s-a
format între timp. Dacă unicitatea Pământului a fost istoric presupusă
pe baze filosofice sau religioase, ipoteza de mai sus folosește
argumente cuantificabile și statistice pentru a dovedi că viața
multicelulară este extraordinar de rară în univers, pentru că planetele
de tip terestru sunt extrem de rare.
- Problemă: Soarele este o stea medie; dacă alte stele s-au format cu un milion de ani înaintea noastră, atunci ei (ETI) ar fi cu un milion de ani mai avansați tehnologic decât noi.
- Planetele cu condiții optime (Goldilocks situation – zonele habitabile, distanța propice față de stea pentru a avea apă lichidă) sunt rare. Sistemul Pământ/Lună este unic. Galaxia este un loc periculos (explozii de radiații gama, impacturi produse de asteroizi etc.)
- Viața este rară. Apariția vieții este un fenomen rar, poate singular. Combinația de inteligență cu capacitatea de a produce unelte este rară. Limbajul este unic pentru oameni. Tehnologia și știința sunt rare. Este, de asemenea, posibil ca inteligența să fie comună, dar nu și civilizația industrială. De exemplu, apariția și dezvoltarea industrialismului pe Pământ a fost produsă de prezența unor surse convenabile de energie – combustibilii fosili. Dacă astfel de surse energetice sunt rare sau nu există undeva, ar fi mult mai dificil pentru o inteligență extraterestră să avanseze tehnologic până la punctul când ar putea comunica cu noi.
În concluzie, soluțiile sugerate pentru rezolvarea paradoxului lui Fermi se reduc la 1) este dificil pentru viață să înceapă și să evolueze, pentru că procesul în sine este complicat sau nu găsește condițiile necesare; sau 2) civilizațiile avansate se auto-distrug într-un timp relativ scurt.
În prezent, cea mai mare problemă în rafinarea și rezolvarea soluțiilor prezentate este amploarea imensă a căutării semnalelor radio provenind de la extratereștri, resursele limitate[3] pe care le are Institutul SETI (Search of Extraterrestrial Intelligence) pentru această căutare și sensibilitatea limitată a instrumentelor moderne de ascultare.
Ecuația Drake
În noiembrie 1961, în cadrul Green Bank Conference,
Profesorul Frank Drake (co-fondator al Institutului SETI împreună cu
Profesorul Carl Sagan) a propus o formulare matematică pentru a rezolva
paradoxul lui Fermi.Ecuația Drake calculează numărul mediu de civilizații avansate (N) cu care o comunicare radio ar putea fi posibilă, considerând produsul a șapte variabile:
Problema fundamentală a ecuației Drake este că ultimii patru termeni ( fracțiunea de planete cu viață, șansele ca viața să devină inteligentă, șansele ca viața inteligentă să devină detectabilă și intervalul de detectabilitate a civilizațiilor) sunt complet necunoscute. Noi avem un singur exemplu (Terra), ceea ce exclude orice estimare statistică; și chiar exemplul pe care îl avem este supus unei puternice prejudecăți antropice.
Ecuația Drake a fost folosită atât de optimiști, cât și de pesimiști, cu rezultate extrem de diferite. Profesorul Carl Sagan, pe baza unor numere optimiste, a sugerat în 1968 că există
un milion de civilizații comunicante în Calea Lactee. Utilizând numere pesimiste, John D. Barrow și Frank J. Tipler au ajuns la concluzia că numărul mediu de civilizații avansate din galaxia noastră este mult mai mic decât unu.[4]
Încă de la prezentarea ecuației sale, Drake a atras atenția că primii șase termeni au o influență relativ neînsemnată asupra lui N și că, de fapt, N ≈ L. Astfel, L devine parametrul cheie din ecuația Drake: cât timp o civilizație, care construiește rachete și trimite mașini espresso microgravimetrice în spațiu, poate persista. Dacă L ar fi mare (d. ex., peste 10.000 ani) atunci civilizațiile pe cale de înflorire ar putea exista și, în cele din urmă, întrepătrunde unele cu altele, hibridizând culturile lor de-a lungul unor ani-lumină.
Dacă există o mulțime de planete capabile să găzduiască viața, și dacă viața produce inteligență pe una din ele, și dacă ființele inteligente de pe acea planetă descoperă cum să comunice cu ființele inteligente de pe altă planetă, atunci faptul că noi nu am auzit nimic de la nimeni sugerează că astfel de civilizații nu durează.
De reținut că longevitatea L se referă la perioada de timp în care o civilizație avansată emite și recepționează semnale radio. Ca exemplu, să ne uităm la propria noastră civilizație. Noi am avut emisii radio începând din ultima sută de ani, ceea ce ne-ar face să credem că L este cel puțin egal cu 100. Dar noi devenim pe zi ce trece tot mai „tăcuți” radiofonic, așa că dacă cineva ne-ar căuta cu unde radio, s-ar putea să nu găsească prea mult.
În perioada războiului rece, SUA și Uniunea Sovietică aveau multe radare militare puternice pentru detectarea rapidă a unor eventuale rachete balistice intercontinentale. Acele instalații ar fi putut fi „văzute” de pe stelele din vecinătatea noastră, folosind echipamente similare celor pe care le foloseam noi atunci. Dacă tehnologia anilor 1960-70 s-ar fi menținut și dezvoltat, Pământul ar fi avut o vizibilitate practic permanentă.
Dar lucrurile nu au evoluat în aceea direcție, mai ales din 1990 încoace, când Războiul Rece s-a încheiat. Trecerea de la televiziunea analogică la cea digitală ne-a făcut mult, mult mai puțin detectabili. Astăzi trimitem mult mai mult semnal prin cablu și fibre optice decât transmiteam altă dată. Iar majoritatea transmisiilor radio actuale sunt aproape imposibil de distins de zgomotul radio din spațiul cosmic. Paradoxal, rezultă că o civilizație mai avansată tehnologic va fi probabil mai dificil de detectat decât una tânără.
Pe Pământ, dezvoltările tehnologice din prima jumătate a secolului al XX-lea s-au propagat și multiplicat rapid în deceniile următoare pe întreaga suprafață a globului, determinând creșteri radicale în productivitatea agriculturii, descoperiri epocale în medicină, explozia populației (population bomb), creșterea standardelor de viață. Simultan, ratele de extincție ale speciilor naturale au crescut alarmant datorită distrugerii habitatelor și conflictelor ecologice. Rețelele de comunicații prin fibre optice au acoperit vaste teritorii, iar cerul este plin de sateliți orbitali. Aerul însuși este umplut cu zumzăiala electromagnetică produsă de radio, televiziuni și telefoane mobile, dar și cu cantități crescute de dioxid de carbon generat de arderea masivă a combustibililor fosili. Revoluții rapide, succesive, în tehnologia informațională au transformat computerele în puternice instrumente interconectate, ubicui și personale.
Ce vor însemna aceste schimbări rapide pentru viitorul culturii și lumii noastre rămâne de văzut. Există temeri (vezi Amelia) că ne aflăm la începutul unei ere de schimbări din ce în ce mai radicale, a apariției unei „singularități tehnologice” în care creșterea exponențială a puterii și complexității computerelor ar transforma profund, cel puțin, întreaga noastră planetă. Unele personalități de calibru (Elon Musk, Stephen Hawking ori Bill Gates) au vorbit cu teamă despre computerele dotate cu AI ca despre posibile zeități conștiente și atotputernice. Alții au speculat că ar putea apărea o nouă vârstă de aur a prosperității și explorării, când oamenii ar putea călători cu mașinile lor inteligente prin sistemul solar și, poate, într-o zi, chiar către alte stele.
Sunt sceptic în legătură cu părăsirea planetei și mutatul în altă casă[5]. Călătoria interstelară ridică multe probleme. Ca să plasezi o sută de oameni pe o orbită în jurul unei stele din apropiere costă aproximativ de un milion de ori mai mult decât plasarea lor pe o orbită din sistemul nostru solar. Adică, ar trebui să fim extrem de bogați ca să ne putem permite această aventură.
Să presupunem că există două colonii la o distanță de zece ani-lumină una de alta – probabil, o distanță tipică între planetele habitabile. Problema este că nu se poate zbura mai repede de o zecime din viteza luminii. La viteze mai mari decât aceasta, dacă lovești un obiect oarecare, cantitatea de energie eliberată se apropie de cea a unei bombe nucleare. Deci, suntem limitați la circa 10% din viteza luminii – dar chiar și această viteză este imposibilă astăzi pentru noi. În aceste condiții, o călătorie între cele două colonii ar fi de cel puțin o sută de ani. Distanțele, timpul și vitezele sunt înfricoșătoare, dar cel mai înspăimântător este costul prohibitiv. Să presupunem că folosim ceva de mărimea unui Boeing 737 – cel mai mic obiect zburător pe care îl putem folosi pentru o expediție rezonabilă ca număr de persoane. Dacă acel obiect va zbura cu o zecime din viteza luminii, energia necesară ar fi egală cu 200 ani de producție actuală de electricitate a Statelor Unite. Și este vorba doar de o călătorie dus. Pentru întoarcere, nu știu de unde și cum s-ar putea procura energia necesară. Suntem, așadar, condamnați să rămânem în sistemul solar.
Concluzii
Cinci miliarde de ani de singurătate este o descriere
tragică, dar aptă a situației noastre. Precum eroul lui Hector Malot,
omenirea trăiește ca un orfan singuratic pe o mică bucată de rocă în
mijlocul unui univers dezolant, tăcut și neospitalier. Suntem singuri în univers și, precum am încercat să demonstrez, condamnați la singurătate.Nu avem decât planeta Pământ, pe care trebuie s-o protejăm și s-o păstrăm cu grijă, și pe semenii noștri. Poate că niciodată nu vom mai găsi alte lumi sau alte ființe inteligente la fel de primitoare ca aici. Și chiar dacă le-am găsi, nu avem deocamdată nicio cale viabilă de a călători până acolo. Pe această planetă unică, aici și acum, trebuie să înceapă toate visurile noastre despre viitor. Și mă rog ca ele să nu se termine.
Bibliografie selectivă
Frank Drake și Dava Sobel, Is Anyone Out There? The Scientific Search for Extraterrestrial Intelligence, Delacorte Press, 1992.
Giuseppe Cocconi and Philip Morrison, Searching for Interstellar Communications, Nature, vol. 184 (1959), pp. 844–46.
Hans Moravec, Mind Children: The Future of Robot and Human Intelligence, Harvard University Press, 1988.
Iosif S. Shklovskii și Carl Sagan, Intelligent Life in the Universe, Holden-Day, 1966.
Lee Billings, Five Billion Years of Solitude: The Search for Life Among the Stars, Penguin Group, 2013.
Paul Davies, The Eerie Silence: Renewing Our Search for Alien Intelligence, Houghton Mifflin Harcourt, 2010.
Paul Gilster, Centauri Dreams: Imagining and Planning Interstellar Exploration, Springer, 2004.
Peter D. Ward și Donald Brownlee, Rare Earth: Why Complex Life Is Uncommon in the Universe, Springer, 2000.
Ronald N. Bracewell, The Galactic Club: Intelligent Life in Outer Space, W. H. Freeman, 1974.
Walter Sullivan, We Are Not Alone: The Continuing Search for Extraterrestrial Intelligence, rev. ed., Dutton, 1993.
N O T E
[1] Tim Urban, The Fermi Paradox, 6 iunie 2014, Huffington Post, http://www.huffingtonpost.com/wait-but-why/the-fermi-paradox_b_5489415.html [2] Stephen Webb, 2002, If the Universe Is Teeming with Aliens … WHERE IS EVERYBODY?: Fifty Solutions to the Fermi Paradox and the Problem of Extraterrestrial Life, Praxis Publishing
[3] Recent, miliardarul rus Yuri Milner a promis $100 milioane în următorii 10 ani pentru a răspunde la una dintre întrebările cele mai importante ale omenirii: Suntem singuri în Univers ? Fondurile promise vor fi folosite pentru intensificarea ascultării semnalelor radio provenite de la presupusele civilizații cosmice. Noul proiect, numit “Breakthrough Listen,” va mări de cinci ori fondurile actuale ale Institutului SETI. (Science, 24 iulie 2015, v. 349, no. 6246, p. 357)
[4] John D. Barrow and Frank J. Tipler, 1988, The Anthropic Cosmological Principle, Oxford University Press, p. 588.
[5] Preiau aici parțial câteva opinii exprimate de Profesorul Drake în interviurile sale cu Lee Billings.
Ai informatii despre tema de mai sus? Poti
contribui la o mai buna intelegere a subiectului? Scrie articolul tau si
trimite-l la editor[at]contributors.ro
Niciun comentariu:
Trimiteți un comentariu